Реферат: И. Л. Богданкевич, П. С. Стрелков, В. П. Тараканов Учреждение Российской Академии Наук Институт общей физики им. А. М. Прохорова, Москва, Россия, e-mail: bira@fpl gpi ru

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.



численное моделирование плазменного релятивистского
СВЧ-усилителя В условиях пространственной неоднородности параметров
И.Л. Богданкевич, П.С. Стрелков, В.П. Тараканов

Учреждение Российской Академии Наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова, Москва, Россия, e-mail: bira@fpl.gpi.ru

В работе [1] было продемонстрировано хорошее согласие результатов экспериментального исследования и численного моделирования плазменного релятивистского СВЧ-усилителя на одной частоте внешнего сигнала 3,24 ГГц. В настоящее время ведутся эксперименты на частотах 2,4 2,71; 2,83; 3,1; 3,24 ГГц. В работах [2, 3] было проведено численное моделирование для этих значений частоты входного сигнала. Моделирование в [1, 2, 3] было сделано при условии пространственной однородности основных параметров системы вдоль дины плазменного волновода, таких как внешнее магнитное поле и плотность плазмы.

Во всех релятивистских СВЧ-приборах для транспортировки сильноточного релятивистского электронного пучка используется внешнее магнитное поле. Однако в эксперименте пространственная однородность величины внешнего магнитного поля выдерживается с некоторой точностью. Кроме того, проводились численные эксперименты, например, [4], в которых профиль внешнего магнитного поля специально выбирался неоднородным вдоль оси системы.

В данной работе было выполнено численное моделирование при условии, что внешнее магнитное поле зависит от координаты вдоль оси СВЧ-усилителя. Были использованы различные профили магнитного поля, как соответствующие физическому эксперименту, так и модельные. Были обнаружены качественные и количественные различия в эффективности работы плазменного СВЧ-усилителя по сравнению с моделью однородного внешнего магнитного поля. Увеличение пространственной неоднородности значения магнитной индукции уменьшает выходную мощность СВЧ-усилителя при сохранении прочих параметров. Наблюдалось изменение (сдвиг в сторону меньших значений) величины плотности плазмы, при которой наиболее эффективно работает СВЧ-усилитель на заданной частоте входного сигнала. Было проведено численное моделирование более простой задачи, а, именно, распространение внешней волны вдоль плазменного волновода в слабо (5 -10%) неоднородном магнитном поле. Также наблюдалось влияние неоднородности магнитного поля на эффективность транспортировки плазменной волны. В настоящее время причины наблюдаемых в расчёте эффектов не ясны. В [1, 2, 3] неоднократно указывалось, что значение плотности плазмы радикально влияет на эффективность работы плазменного релятивистского СВЧ-усилителя при заданной частоте входного сигнала. При сохранении постоянства остальных параметров была рассмотрена модель трубчатой плазмы, в которой плотность плазмы линейно зависит от координаты вдоль оси плазменного цилиндра.

Работа выполнена в рамках Государственного Контракта №П940 Министерства науки и образования Российской Федерации.

Литература

И.Л. Богданкевич, И.Е. Иванов, П.С. Стрелков//Физика плазмы, 2010, т.36, №9,с.815–825

И.Л. Богданкевич, П.С. Стрелков //Тезисы докладов XXXVIII-й Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г., с.249.

I. Bogdankevich, P. Strelkov, V. Tarakanov // Book of abstracts, PLASMA 2011, P-5-3

И.Л. Богданкевич, П.С. Стрелков, В.П. Тараканов // КСФ ФИАН, 2007, №10, с.25-34.